摘要：量子保密通信技术的飞速发展,展现了量子密码在通信领域巨大的应用潜力.量子密码利用量子的物理属性来保证通信的无条件安全,然而在实际通信系统中,光源等设备的不完美性给通信系统带来了安全隐患.针对使用非理想光源的量子密钥分发系统,采用分束攻击可以获得通信密钥而不被发现.本文首先介绍分束攻击的发展现状和基本原理,然后对一种分束攻击改进方案的关键技术进行了研究.基于对该方案的分析,对传统的分束攻击进行进一步改进,提出一种新的分束攻击方案。新方案针对非相位随机化光源,根据不同光脉冲强度,设计了一种计算分数器效率的方法,该方法使得窃听者能够合理控制接收端计数率保持不变;同时,为了使得新方案更加实用化,将光脉冲强度分为不同的安全区间,针对每一个安全区间求出一个分数器效率使其保持接收端计数率波动在可接受范围内,从而提高了攻击效率和攻击能力.最后应用MATLAB拟合出分数器效率与光强之间的函数关系,并且通过数值模拟以及数次优化证明了方案的安全性和可行性.

摘要：随着全球信息化时代的到来,学习、办公、生活中都离不开网络的使用.因此网络的安全问题也成为人们关注的焦点.数字证书的出现很好地解决了网络的身份认证问题,将用户身份与公钥通过权威第三方机构绑定到一起,从而证明了用户身份的合法性.数字证书认证技术更是为我国的电子政务与电子商务的安全保驾护航,因此,对数字证书的研究具有很大的意义.现有的数字证书系统中使用的签名算法大都是基于大数分解或者离散对数,而随着“量子计算机”的快速发展,这些签名算法都面临着巨大的安全威胁.针对这一问题,提出了一种基于格理论的数字证书方案.在方案中,可信第三方证书授权中心（certificate authority,CA）在证书签发过程中使用的签名算法是基于格理论的,其安全性是基于小整数解困难问题（small integer solution,SIS）,并证明了基于该算法设计的证书是不可伪造的.这大大提高了证书的安全性.与传统的RSA、ECDSA证书方案相比较,本方案不仅可以抵抗量子攻击,而且在安全比特相同的情况下,具有更高的签名、验签效率.与以往的格签名方案相比,密钥以及签名值的尺寸更短,便于在证书中存储.

摘要：全同态加密方案是一类允许第三方在不知晓解密密钥的前提下对密文进行任意运算的加密方案,为云计算场景下数据隐私保护提供了有效的密码学工具,具有重要的应用价值.在复杂的网络环境下,消息的接收者往往不是单一的.如何将一个具备可计算性的密文安全地分享给一个任意选定的接收者集合,是传统的全同态加密方案尚未解决的问题.本文结合全同态加密和身份基广播加密的思想,提出了新的密码学原型——全同态身份基广播加密（identity based broadcast fully homomorphic encryption,IBBFHE）,并基于LWE困难问题假设给出了具体的方案.数据通过IBBFHE方案加密后允许不具备解密能力的第三方进行同态运算,且仅能被指定集合内的接收者正确解密,从而实现了云计算环境下数据的动态群组分享.本文在LWE假设下,证明了所提方案的抗半适应性选择身份集合选择明文攻击的安全性.由于LWE问题是公认的抗量子攻击难题,本方案也具备抗量子攻击的安全性.

摘要：随着物联网技术发展,智能设备数量激增,无线智能物联网设备采用的自组织网络模式具有拓扑动态性、无中心分布性、无固定基础设施等特点,然而这些特点为通信与定位的安全性带来众多问题.首先,为实现无线智能设备的安全通信,往往采用单双钥加密相结合的方式,然而一旦设备密钥丢失或泄露,其密钥更新难以在自组织网络中及时同步;其次,在自组织网络中,多设备之间会话密钥的协商往往需要复杂的交互和运算;第三,在城市、野外等复杂环境下,采用自组织网络模式的智能设备难以接收来自外部足够强的定位信号,而现有的APS定位算法在缺乏基站等可信第三方基础设施情况下难以确保其定位安全性;最后,现有定位算法难以确保无线智能物联网设备所获得的定位信号未遭篡改,也难以保证网络监控下各移动设备所显示定位的真实性.针对上述问题,本系统将无线智能物联网设备之间建立的区块链作为可信基础设施,记录用户身份对应的密钥更新链,并便于多用户间会话密钥协商;基于共识机制实现在无定位信号或弱定位信号下物联网智能设备之间可信相互定位,并保障设备获取和发出的定位信息真实.本系统可使用现有安全的密码算法构建,能够高效安全地实现密钥更新与可信定位,适宜在实际物联网设备安全通信系统中使用.

摘要：扩频通信系统的码序列在近些年一直是备受关注的研究课题之一,扩频通信序列目前已经被广泛应用于军事以及民用通信.对于扩频序列,相关值决定了系统的抗干扰性,它要求具有良好的互相关性质,为满足越来越密集的人口通信,还需要保证每个蜂窝里的用户数量足够大.本文提出弱半bent布尔函数和弱半bent序列集的定义,并利用Maiorana-McFarland类密码函数构造技术,构造出弱半bent正交序列集.与半bent正交序列集相比,利用弱半bent序列集可以使单个蜂窝内用户的数量更多.本文还给出弱半bent序列集的两种优化方案.第一种优化方案仍然是以增大单个蜂窝用户数为主要目标,在某些情况下数量比目前最优结果大一倍.第二种优化方案是用弱半bent正交序列集构造出半bent正交序列集,使不相邻蜂窝间的用户干扰较弱半bent正交序列集更低,并且没有减小单个蜂窝内的用户数.弱半bent正交序列可用于同步CDMA系统的蜂窝用户码,可以实现用户数量和抗干扰性的较好折中.